鐵基塊狀非晶合金的制備與性能研究.pdf

1、Fe基塊狀非晶合金具有較高強度、良好軟磁性能、較高熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的耐腐蝕性能，從而具有良好的應(yīng)用前景。為了獲得較大尺寸非晶樣品，目前大多數(shù)采用高純原材料或經(jīng)凈化處理(flux treatment)手段來制備Fe基塊狀非晶合金，提高了制作成本或使工藝復(fù)雜化，不利于非晶合金在實際中的應(yīng)用。本文采用工業(yè)級純度原料而未采用任何凈化處理手段，利用銅模澆鑄方法制備出幾種鐵基塊狀非晶合金，通過X射線衍射(XRD)分析、差示掃描熱(DSC)分析、單向壓

2、縮性能測試、以及電化學(xué)耐蝕性能測試等方法，研究了其相應(yīng)的性能，主要開展了以下幾方面的工作： 1.成功制備出具有較大形成能力的Fe-Cr-Mo-Er-C-B塊狀非晶，直徑可達8mm。該體系非晶合金的液相區(qū)約為50K，約化玻璃轉(zhuǎn)變溫度T<,tg2>(T<,g>/T<,l>)為0.584，合金成分接近共晶成分。為了獲得該體系合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能的提高，添加了Al。隨后，通過壓縮Φ2的非晶棒，發(fā)現(xiàn)Al的添加略微提高了其斷裂強度，從

3、3.4GPa到3.7GPa。對斷口顯微組織的觀察，發(fā)現(xiàn)在光滑的鏡面區(qū)有明顯的平行條紋帶，經(jīng)分析，認為室溫下遠離玻璃轉(zhuǎn)變溫度時，該體系金屬玻璃的斷裂是一種納米尺度上的延性斷裂，有非常局域化的塑性變形產(chǎn)生。通過對比不同體系金屬玻璃的斷面結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)材料的脈紋尺寸或局域變形區(qū)與斷裂韌性值存在明顯的對應(yīng)關(guān)系，說明脆性塊狀非晶合金可能是一種軟化機制控制下的斷裂，也可以認為是在更小的尺度上進行的塑性流動過程。這種條紋帶的產(chǎn)生是斷裂彈性波和裂紋前端的動

4、態(tài)擴展相互作用的結(jié)果。斷裂彈性波的強度和斷裂強度成正比，因此，在斷裂韌性低，塑性變形區(qū)隨之降低的情況下，越強的彈性波就越容易在斷面上形成周期性條紋結(jié)構(gòu)。通過直徑2mm的非晶在3.5wt﹪NaCl溶液中的耐腐蝕實驗發(fā)現(xiàn)，非晶在含氯離子的溶液中，耐腐蝕能力較不銹鋼更強，形成的鈍化區(qū)間約1000mV，腐蝕電流、鈍化電流密度很低。可以作為理想的耐氯離子腐蝕的涂層材料。同時分析了該體系合金的非晶形成能力隨Al含量之間的關(guān)系。通過熱力學(xué)參數(shù)與臨界尺

5、寸的變化趨勢的對比，發(fā)現(xiàn)Tumbull準(zhǔn)則可以很好的描述該非晶體系形成能力的變化。 2．為了更好的分析非晶形成能力與合金元素之間的關(guān)系，在Fe-Cr-Mo-(Y，Gd)-C-B中，添加替代元素Al、Co，分析其形成能力的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)Fe-Cr-Mo-Y-C-B中，非晶形成能力得到加強。但是非晶形成能力的這種變化無法反映到熱力學(xué)參數(shù)的變化上，Turnbull準(zhǔn)則無法用來判斷該體系非晶形成能力的變化。可以認為Al、Co的添加破壞了

6、合金形成高密度界面的能力，在含量較低的情況下，對非晶形成能力影響較小或者略微提高了形成能力，當(dāng)含量上升時，非晶的形成能力反而大幅下降。同時在對其耐腐蝕實驗中，發(fā)現(xiàn)了Fe(Al)．Cr-Mo-Y-C-B體系中，Al含量為3at﹪時，非晶在3.5wt﹪NaCl溶液中的耐腐蝕能力最強，其腐蝕電流、鈍化電流密度均在nm/cm<'2>級別，可見該非晶成分可以成為不銹鋼在氯離子溶液中的耐蝕涂層。 3．限于現(xiàn)在的非晶涂層厚度僅為幾個μm，探索